Magnet: erinevus redaktsioonide vahel

Sirvi ajalugu interaktiivselt

← Vanem muudatus Uuem muudatus →

Eemaldatud sisu Lisatud sisu

VisuaalneVikitekst

Reasisene

Redaktsioon: 22. jaanuar 2013, kell 15:21

See artikkel räägib füüsika mõistest; saate kohta vaata artiklit Magnet (saade)

Magnetiks nimetatakse materjali, mis on võimeline tekitama enda ümber magnetvälja. Magnetväli pole nähtav, vaid seda iseloomustab omadus mõjutada teisi magnetilisi materjale jõuga, näiteks teist magnetit tõmbe- või tõukejõuga.

Üks levinuimaks magnetilise materjali näiteks on püsimagnet. Püsimagnetis tekitab magnetvälja aine enda omadus magnetiseeruda. Lihtne näide igapäevasest elust on külmkapimagnet, mida saab kasutada, et hoida märkmeid rauast (ferromagneetik) ukse küljes. Ferromagnetiks nimetatakse materjale, mis on võimelised magneetuma välise magnetvälja toimel. Ferromagnetite levinuimaks näideteks on nikkel, koobalt ja juba mainitud raud. Ferromagnetilised materjalid on ainukesed, mis on võimelised välise magnetvälja toimel piisavalt magneetuma, nii et tekivad märgatavad jõud. Kõik teised materjalid tõmbuvad ja tõukuvad teiste magnetitega väga nõrgalt, see tähendab, et need ained ei magnetiseeru välise magnetvälja toimel.

Ferromagneetikud jaotuvad kaheks: "pehmed" ja "kõvad". "Pehme" ferromagneetiku üheks näiteks on lõõmutatud raud, mida iseloomustab võimalus magneetuda välise magnetvälja toimel, kuid magnetvälja lühike eluiga välise välja kadumisel. See tähendab, et materjal omab magnetvälja ainult välise välja olemasolul. "Kõvad" ferromagneetikud on vastand "pehmetele" ning neid iseloomustab omadus säilitada magnetväli ka pärast välise magnetvälja kadumist. Eelnevalt mainitud püsimagnetid on loomulikult valmistatud "kõvadest" ferromagneetikutest nagu näiteks mitmed raua sulamid, mida on valmistamisel töödeldud väga tugeva magnetväljaga, magnetväli, muutes nende sisemist struktuuri niiviisi, et need magneetuksid ning et demagneetumine toimuks võimalikult aeglaselt. Selleks, et püsimagnetit demagneetida on vaja sellele rakendada magnetvälja, mis ületab selle materjali koertsitiivsus läve, mis on "pehmetel" ferromagneetikutel loomulikult madalam kui "kõvadel".

Lisaks püsimagnetitele on võimalik tekitada magnetvälja ka elektromagnetitega, mis kujutab endast traadist keritud mähist, mida läbib elektrivool. Üldiselt tekitab elektromagnet magnetvälja ainult siis kui mähist läbib vool, seeläbi on võimalik elektromagneteid kasutada näiteks seadmete automatiseerimiseks. Tihti on elektromagneti mähis keritud ümber "pehme" ferromagneetiku, mis võimaldab oluliselt võimendada genereeritud magnetvälja.

Magneti tugevust on võimalik iseloomustada kas tema magnetmomendiga või kogu magnetvooga, mida magnet tekitab. Magnetmaterjali lokaalseks iseloomustamiseks kasutatakse magneetumise mõistet.

Ajalugu

Inimkond puutus esimest korda magnetnähtustega kokku rauamaagist "kivikesi" uurides. Praeguseks on teada, et need pole midagi muud kui looduslikud magnetid, millel on omadus magnetiseerida ferromagneteid nagu näiteks rauapuru. Seda nähtust pandigi tähele, et miskipärast väikesed rauaosakesed "kleepuvad" rauamaagist "kivikeste" külge. Sõna magnet tulenebki kreeka keelest ning on seotud piirkonna nimega, kust avastati rauamaagist magneetunud "kivikesed". Varaseim teadaolev magnetnähtuste kirjeldus pärineb Kreekast, Indiast ja Hiinast üle 2500 aasta tagasi. ^[1]^[2]^[3] Rauamaagist "kivikeste" ja nende omadustest kirjutas Pliny the Elder oma entsüklopeedias Naturalis Historia. ^[4]

Juba 12. Ja 13. sajandil kasutati magnetmeterjale kompassina nii Hiinas, Euroopas kui ka mujal. ^[5]

Magnetismi füüsikaline teooria

Magnetväli

Pulkmagneti magnetvälja järgi orienteerunud metallipuru

Magnetvälja iseloomustatakse matemaatiliselt magnetilise induktsiooniga, mida tavaliselt tähistataks sümboliga B. Magnetiline induktsioon on vektorväli, see tähendab, et igas ruumipunktis on magnetiline induktsioon määratud kas kolme Cartesiuse komponendiga või siis näiteks vektori pikkuse ja selle suunaga. Magnetnõela puhul määraks magnetilise induktsiooni vektori suund magnetnõela orientatsiooni ning vektori pikkus tugevuse või jõu, millega magnetväli magnetnõela antud suunas hoiab. Magnetilist induktsiooni SI ühikuks on tesla. ^[6]

Magnetiline induktsioon iseloomustab jõudu, millega magnetväli mõjutab liikuvat laengut. Seega on magnetiline induktsioon analoogne elektrivälja tugevusega elektrostaatikas. Elektriväli tugevusega $\mathbf {E}$ mõjutab laengut suurusega $q$ jõuga $\mathbf {F} =q\mathbf {E}$ . Sarnaselt mõjutab ka magnetiline induktsioon liikuvat laengut jõuga

\mathbf {F} =q(\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} ).

.

Seda valemit nimetatakse ka Lorentzi jõuks ning selle esimene liige kirjeldab elektrivälja mõju ja teine liige magnetvälja mõju. Antud valemis tähistab $\mathbf {v}$ laetud osakese kiirust ning × sümbol vektorkorrutist.

Magnetmoment

Magnetmoment (ehk magnet diipolmoment) on vektor, mis iseloomustab magnetit. Näiteks pulkmagnetil on magnetmoment suunatud magneti lõunapooluselt põhjapoolusele ja magnetmomendi vektori pikkus iseloomustab pooluste tugevust ning nende vahelist kaugust. ^[7] SI ühikutes on magnetmomendi ühikuks A•m². ja on defineeritud valemiga

\mathbf {m} =p{\boldsymbol {\ell }},

kus p iseloomustab magnetiliste pooluste tugevust ja vektor ℓ nende vahelist kaugust.

Füüsikaliselt määrab magnetmoment ära jõu suuruse, millega väline magnetväli antud magnetit mõjutab. Seega mida suurem on magnetmoment, seda rohkem on antud magnet välisest magnetväljast mõjutatud. Lisaks tuleb tähele panna, et vastasmõju ulatus sõltub ainult magnetilisest momendist ja mitte pooluste tugevusest ja nende vahelisest kaugusest eraldi.

Kasutus

Üks esimesi kasutusalasid üldse on kompassides, kus kasutatakse ära Maa magnetvälja.

Elektrimootorites ja generaatorites kasutatakse kombinatsiooni püsimagnetitest ja elektromagnetitest.

Magnetid on tähtsad ka kõlarites.

Magneteid kasutatakse trikkide tegemiseks ja meelelahutuses. Pildil olevaid magneteid õigesti kokku lastes töötavad nad kõristina.

Vaata ka

Märkused

↑ Fowler, Michael (1997). "Historical Beginnings of Theories of Electricity and Magnetism". Vaadatud 2. aprillil 2008.
↑ Vowles, Hugh P. (1932). "Early Evolution of Power Engineering". Isis. 17 (2): 412–420 [419–20]. DOI:10.1086/346662.
↑ Li Shu-hua (1954). "Origine de la Boussole II. Aimant et Boussole". Isis. 45 (2): 175. JSTOR 227361.
↑ Pliny the Elder, The Natural History, BOOK XXXIV. THE NATURAL HISTORY OF METALS., CHAP. 42.—THE METAL CALLED LIVE IRON. Perseus.tufts.edu. Retrieved on 2011-05-17.
↑ Schmidl, Petra G. (1996–1997). "Two Early Arabic Sources On The Magnetic Compass" (PDF). Journal of Arabic and Islamic Studies. 1: 81–132.
↑ Griffiths, David J. (1999). Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Prentice Hall. Lk 255–8. ISBN 0-13-805326-X. OCLC 40251748.
↑ Knight, Jones, & Field, "College Physics" (2007) p. 815

Viited

Mall:Refbegin

"The Early History of the Permanent Magnet". Edward Neville Da Costa Andrade, Endeavour, Volume 17, Number 65, January 1958. Contains an excellent description of early methods of producing permanent magnets.
"positive pole n". The Concise Oxford English Dictionary. Catherine Soanes and Angus Stevenson. Oxford University Press, 2004. Oxford Reference Online. Oxford University Press.
Wayne M. Saslow, Electricity, Magnetism, and Light, Academic (2002). ISBN 0-12-619455-6. Chapter 9 discusses magnets and their magnetic fields using the concept of magnetic poles, but it also gives evidence that magnetic poles do not really exist in ordinary matter. Chapters 10 and 11, following what appears to be a 19th-century approach, use the pole concept to obtain the laws describing the magnetism of electric currents.
Edward P. Furlani, Permanent Magnet and Electromechanical Devices:Materials, Analysis and Applications, Academic Press Series in Electromagnetism (2001). ISBN 0-12-269951-3.

Mall:Refend

[1] Fowler, Michael (1997). "Historical Beginnings of Theories of Electricity and Magnetism". Vaadatud 2. aprillil 2008.

[2] Vowles, Hugh P. (1932). "Early Evolution of Power Engineering". Isis. 17 (2): 412–420 [419–20]. DOI:10.1086/346662.

[3] Li Shu-hua (1954). "Origine de la Boussole II. Aimant et Boussole". Isis. 45 (2): 175. JSTOR 227361.

[4] Pliny the Elder, The Natural History, BOOK XXXIV. THE NATURAL HISTORY OF METALS., CHAP. 42.—THE METAL CALLED LIVE IRON. Perseus.tufts.edu. Retrieved on 2011-05-17.

[5] Schmidl, Petra G. (1996–1997). "Two Early Arabic Sources On The Magnetic Compass" (PDF). Journal of Arabic and Islamic Studies. 1: 81–132.

[6] Griffiths, David J. (1999). Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Prentice Hall. Lk 255–8. ISBN 0-13-805326-X. OCLC 40251748.

[7] Knight, Jones, & Field, "College Physics" (2007) p. 815

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

@@ 28. rida: / 28. rida: @@
 Seda valemit nimetatakse ka [[Lorentzi jõud| Lorentzi jõuks]] ning selle esimene liige kirjeldab elektrivälja mõju ja teine liige magnetvälja mõju. Antud valemis tähistab <math>\mathbf{v}</math> laetud osakese kiirust ning &times; sümbol [[vektorkorrutis]]t.
+=== Magnetmoment ===
+[[Magnetmoment]] (ehk [[magnet diipolmoment]]) on [[vektor]], mis iseloomustab magnetit. Näiteks [[pulkmagnet]]il on magnetmoment suunatud magneti lõunapooluselt põhjapoolusele ja magnetmomendi vektori pikkus iseloomustab pooluste tugevust ning nende vahelist kaugust. <ref>Knight, Jones, & Field, "College Physics" (2007) p. 815</ref> [[SI]] ühikutes on magnetmomendi ühikuks A•m<sup>2</sup>.  ja on defineeritud valemiga
+: <math>\mathbf{m}=p\boldsymbol{\ell},</math>
+kus ''p'' iseloomustab magnetiliste pooluste tugevust ja vektor '''ℓ''' nende vahelist kaugust.
+Füüsikaliselt määrab magnetmoment ära jõu suuruse, millega väline magnetväli antud magnetit mõjutab. Seega mida suurem on magnetmoment, seda rohkem on antud magnet välisest magnetväljast mõjutatud. Lisaks tuleb tähele panna, et vastasmõju ulatus sõltub ainult magnetilisest momendist ja mitte pooluste tugevusest ja nende vahelisest kaugusest eraldi.
 ==Kasutus==